Champagne ! La science derrière l’effervescence

Ouvrez une bouteille de champagne, servez-vous une flûte, et observez attentivement le petit espace circonscrit par votre verre. Le champagne est un vin effervescent. Il se distingue bien évidemment des autres vins dits « tranquilles » par la formation de bulles une fois qu’il est servi dans un verre. Je vous invite à m’accompagner pour une dégustation de champagne que nous effectuerons sous l’angle de la science.

Profondément inscrite dans l’imaginaire collectif, la bulle de champagne devient prétexte à une flânerie scientifique qui nous entraîne dans le monde fascinant des gaz dissous, des changements de phase et des fluides en mouvement, depuis le débouchage d’une bouteille, jusqu’à l’éclatement d’une bulle.

Une bouteille sous forte pression

Suite à une seconde fermentation alcoolique en bouteille close, que l’on appelle la « prise de mousse », le champagne se charge en dioxyde de carbone dissous. Or, plus le vin est froid, et plus le gaz carbonique est soluble en son sein (on parle de solubilité du gaz carbonique), et la pression dans la bouteille sera donc aussi très sensible à la température.

La pression qui règne dans la bouteille augmente avec sa température. Elle varie de grosso modo 5 bars à 6 °C, à presque 8 bars à 20 °C. Or, puisque c’est la force exercée par le gaz carbonique sous pression dans le col de la bouteille qui est à l’origine de l’éjection du bouchon, la température de la bouteille doit donc de toute évidence jouer un rôle sur son débouchage.

Un nuage bleu au débouchage

Lorsque le bouchon saute, le volume de gaz carbonique sous pression dans le col de la bouteille se détend brutalement. Sa température chute alors de façon concomitante. Les physiciens parlent d’une détente adiabatique. De façon assez contre-intuitive, le gaz détendu se refroidit à une température d’autant plus basse que la température initiale de la bouteille (et donc sa pression) est élevée. Le débouchage d’une bouteille à température ambiante, sous une pression de l’ordre de 8 bars, a été filmé à l’aide d’une caméra rapide. On voit apparaître furtivement un nuage bleu profond qui s’évanouit environ 2 ms après le débouchage.

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